U pozadini brzog razvoja u industriji legura titana, konvencionalna legura titana TC4, najrašireniji osnovni materijal za aplikacije u zrakoplovstvu, energetici i pomorstvu, dugo je mučena industrijskim-uskim grlom kompromitirane čvrstoće i žilavosti: kada materijal ispuni specificirane zahtjeve čvrstoće, njegova otpornost na lom značajno opada. Spremno dolazi do pucanja pokrenuti u uvjetima rada koji uključuju izmjenična ciklička opterećenja, nagle visoke-niske temperaturne fluktuacije i korozivna okruženja, ozbiljno ograničavajući daljnje usvajanje proizvoda od titana u visoko-opremi. Nedavno je istraživački tim sa Fakulteta za materijale Sveučilišta Zhejiang surađivao s istraživačkim institutima na Sveučilištu Kumamoto, Japan, kako bi razvili novu + komercijalnu leguru titana s poboljšanje žilavosti od 30% bez mijenjanja osnovnog kemijskog sastava ili ugrožavanja izvorne mehaničke čvrstoće. Ovo otkriće privuklo je veliku pozornost u cijeloj industriji.
Usredotočeno na temeljno istraživanje mehanizma materijala, Sveučilište Zhejiang pratilo je fazne transformacije između i faza legura titana na mikroskali pomoću napredne in{0}}situ elektronske mikroskopije i tehnologija karakterizacije sinkrotronskog zračenja. U međuvremenu, Sveučilište Kumamoto usredotočilo se na ispitivanje mehanike loma i verifikaciju industrijskih procesa toplinske obrade. Komplementarne snage dviju istraživačkih grupa preokrenule su konvencionalni razvojni način razmišljanja poboljšanje performansi legure dopiranjem plemenitih metala. Kroz precizno stupnjevanu toplinsku obradu, hijerarhijski bimodalna mikrostruktura koja se sastoji od naizmjenično grubih i finih zrna izgrađena je unutar matrice legure. Nasumično raspoređena -fazna zrna skreću puteve širenja pukotine i rasipaju energiju loma, dok ultra-fino{7}}zrnata -faza održava ukupnu strukturnu čvrstoću, postižući učinkovito ojačanje na mikroskopskoj razini.
Certifikacijski testovi treće- strane potvrđuju da nova legura daje vlačnu čvrstoću ekvivalentnu konvencionalnom TC4, uz 30% veću otpornost na lom u odnosu na referentne vrijednosti nacionalnog standarda. Dodatna poboljšanja također su postignuta u duktilnosti, kriogenoj žilavosti i otpornosti na zamor. Što je najvažnije, proces modifikacije potpuno je kompatibilan s postojećim proizvodnim linijama za titan taljenje, valjanje i kovanje, omogućujući masovnu proizvodnju na postojećoj opremi i smanjujući troškove proizvodnje.
Za industrijsku primjenu, razvijena legura služi ne samo za konačno oblikovanje titanskih limova, već i kao sirovina za ploče obložene titanijem-čelikom. Ciljane primjene uključuju izmjenjivače topline za postrojenja za proizvodnju električne energije, komponente za hlađenje za pučinske vjetroelektrane i strukturne dijelove zrakoplova, zadovoljavajući stroge kriterije odabira materijala za domaće i međunarodne proizvođače energetske opreme. Ova inovacija otvara inovativan tehnički put za domaću lokalizaciju Kineski vrhunski-materijali od titana i unapređenje performansi pločastih proizvoda.
